СЕРДЕЧНЫЕ ТРОПОНИНЫ: БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

CARDIAC TROPONINS: BIOCHEMICAL FEATURES

Введение. Строение и функции сердечных тропонинов.

Сердечные тропонины (Т, I, C) являются белками, входящими в состав тропомиозинового комплекса, который связан с белком тропомиозином. Тропонин Т – регуляторный белок, который прикрепляет тропониновый комплекс к тонким филаментам и участвует в кальций-регулируемом акте сокращения [8]. Тропонин I – ингибирующая субъединица тропомиозинового комплекса, связывает актин в период расслабления сердечной мышцы и тормозит АТФазную активность актомиозина, предотвращая тем самым мышечное сокращение в отсутствие ионов кальция. Тропонин С – кальций-связывающая субъединица тропонинового комплекса [1-10].

В миокарде (мышечной ткани сердца) на данный момент обнаружена одна изоформа кардиального тропонина I, в скелетных мышцах – две изоформы [2]. Сердечная изоформа тропонина I своим аминокислотным строением отличается от скелетных изоформ тропонина I. Молекулярная масса сердечного тропонина I составляет 23,8 кДа [2-6].

Кардиальный тропонин Т существует в 4 изоформах. Сердечные изоформы тропонина Т сильно отличаются от скелетных изоформ: существует 43% отличий в аминокислотной последовательности сердечного тропонина Т и тропонина Т медленной скелетной мускулатуры, а также 56% отличий от тропонина Т быстрой скелетной мускулатуры. Кардиальный тропонин Т имеет молекулярную массу 37 кДа [1, 5, 12].

Сердечный тропонин С, в отличие от тропонина Т и I, абсолютно идентичен по своему строению мышечному тропонину С, и, следовательно, не является кардиоспецифическим белком [3, 4, 8].

Исходя из вышесказанного, сердечные тропонин Т и I – специфичные для миокарда белки. Содержание тропонина Т в миокарде человека составляет 4-6 мг/г влажного веса. Содержание тропонина в миокарде человека около 10,8 мг/г влажного веса (для сравнения: содержание другого кардиоспецифичного фермента − креантикиназы МВ изоформы – 1,4 мг/кг влажного веса) [6]. Основная часть тропонинов внутри клетки находится в составе тропонинового комплекса – связанный пул тропонинов. Примерно 3-4% сердечного тропонина I и 6-8% сердечного тропонина Т от всего внутриклеточного тропонина Т содержится в цитоплазме кардиомиоцитов и составляет цитозольный пул (цитозольную фракцию) тропонинов [11, 12, 13].

Регуляция биосинтеза кардиальных тропонинов.

Ген сердечного тропонина I входит в состав 19-й хромосомы и состоит из 8 экзонов. Экспрессия (активация) гена тропонина I регулируется в зависимости от стадии развития сердечной мышцы. В сердце эмбриона экспрессируется как сердечная изоформа тропонина I, так и скелетная изоформа тропонина I [9]. После рождения экспрессия скелетной изоформы тропонина I блокируется, а синтез сердечной изоформы, напротив, активируется. Это приводит к тому, что спустя несколько месяцев после рождения в миокарде человека экспрессируется только сердечная изоформа тропонина I. Регуляция экспрессии тропонина I происходит на уровне транскрипции [14, 15].

Изоформы тропонина Т образуются вследствии наличия нескольких генов тропонина Т [5]. Данные гены имеют в своем составе несколько экзонов, которые могут подвергаться альтернативному сплайсингу, что обеспечивает существование большого количества изоформ тропонина Т. На данный момент доказано существование четырех изоформ тропонина Т [9].

Механизмы высвобождения кардиальных тропонинов.

Сердечные тропонины высвобождаются при повреждении миокарда по нескольким механизмам [2]. При обратимом повреждении нарушается целостность мембраны кардиомиоцитов, а также происходит частичный распад цитозольного пула тропонинов на более мелкие фрагменты и выход их в кровоток [1]. При необратимом повреждении нарастает внутриклеточный ацидоз и происходит активация протеолитических ферментов, которые разрушают сократительный аппарат кардиомиоцитов [14, 16].

Стоит отметить, что вопрос о способности цитозольной фракции тропонинов выходить через неповрежденную клеточную мембрану до сих пор является дискутабельным [13].

Введение в клиническую практику высокочувствительных тест-систем позволило обнаружить кардиальные тропонины практически у всех здоровых людей в низких концентрациях (ниже 99-перцентиля) [11].

Возможные механизмы высвобождения тропонинов из кардиомиоцитов здоровых людей: апоптоз кардиомиоцитов; Нормальный метаболизм кардиомиоцитов; высвобождение продуктов протеолитической деградации тропонинов из кардиомиоцитов; повышенная проницаемость клеточных мембран; образование и высвобождение мембранных везикул; маломасштабный некроз кардиомиоцитов [4]. Вышеперечисленные механизмы до конца не изучены и их вклад в определенных условиях пока не установлен [7].  

 

Литература:

  1. Чаулин А.М., Карслян Л.С., Григорьева Е.В., Нурбалтаева Д.А., Дупляков Д.В. Клинико-диагностическая ценность кардиомаркеров в биологических жидкостях человека // Кардиология. 2019;59(11):66–75. DOI:10.18087/cardio.2019.11.n414.
  2. Дупляков Д.В., Чаулин А.М. Мутации сердечных тропонинов, ассоциированные с кардиомиопатиями // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 3. С. 8–17. doi: 10.24411/2309-1908-2019-13001.
  3. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. Повышение кардиальных тропонинов, не ассоциированное с острым коронарным синдромом. Часть 1 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 2. С. 13–23. doi: 10.24411/2309-1908-2019-12002.
  4. Чаулин А.М., Александров А.Г., Карслян Л.С., Нурбалтаева Д.А., Мазаев А.Ю., Григорьева Е.В. Катестатин - новый регулятор сердечно-сосудистой системы (обзор литературы) // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №6. С. 129-136. https://doi.org/10.33619/2414-2948/43/17
  5. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. Повышение кардиальных тропонинов, не ассоциированное с острым коронарным синдромом. Часть 2 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 2. С. 24–35. doi: 10.24411/2309-1908-2019-12003.
  6. Чаулин А.М., Карслян Л.С., Григорьева Е.В., Нурбалтаева Д.А., Дупляков Д.В. Особенности метаболизма сердечных тропонинов (обзор литературы). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2019; 8 (4): 103-115. DOI: 10.17802/2306-1278-2019-8-4-103-115.
  7. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. PCSK-9: современные представления о биологической роли и возможности использования в качестве диагностического маркера сердечно-сосудистых заболеваний. Часть 1 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 2. С. 45–57. doi: 10.24411/2309-1908-2019-12005.
  8. Чаулин А.М., Карслян Л.С., Александров А.Г., Мазаев А.Ю., Григорьева Е.В., Нурбалтаева Д.А. Роль пропротеин конвертазы субтилизин/кексин типа 9 в развитии атеросклероза // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №5. С. 112-120. https://doi.org/10.33619/2414-2948/42/15
  9. Чаулин А.М., Александров А.Г., Карслян Л.С., Мазаев А.Ю. Катестатин в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 6-1 (84). С. 93-96. DOI: 23670/IRJ.2019.84.6.020
  10. Чаулин А.М., Мазаев А.Ю., Александров А.Г. Роль пропротеин конвертазы субтилизин/кексин типа 9 (pcsk-9) в метаболизме холестерина и новые возможности липидкорригующей терапии // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 4-1 (82). С. 124-126. DOI: 10.23670/IRJ.2019.82.4.025
  11. Чаулин А.М., Мазаев А.Ю., Григорьева Е.В., Нурбалтаева Д.А., Александров А.Г. Клинико-диагностическое значение определения кардиальных тропонинов в крови при сепсисе и септическом шоке (обзор литературы) // Евразийское Научное Объединение. 2019. № 2-2 (48). С. 113-116. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37134945
  12. Ненахова Е.А. Высокочувствительный тропонин I в ранней диагностике ОКС // Сборник материалов III Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием. – Самара: ООО «Офорт», 2018. – 163 с. eLIBRARYID: 36405167
  13. Чаулин А.М., Карслян Л.С., Нурбалтаева Д.А., Григорьева Е.В., Дупляков Д.В. Метаболизм кардиальных тропонинов в нормальных и патологических условиях // Сибирское медицинское обозрение. 2019;(6):5-14. DOI: 10.20333/2500136-2019-6-5-14
  14. Александров А.Г., Чаулин А.М., Мазаев А.Ю., Александрова О.С. Сердечные тропонины: биохимические и клинические особенности // Евразийское научное объединение. № 8-2 (54). С. 110-114. DOI: 10.5281/zenodo.3402432
  15. Чаулин А.М. Аденозин и его роль в физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы // Кардиология: новости, мнения, обучение. Т. 7, № 3. С. 37-45. doi: 10.24411/2309-1908-2019-13004.
  16. Александров А.Г., Мазаев А.Ю., Чаулин А.М., Александрова О.С. Сердечные тропонины: биохимические и клинические особенности // Дневник науки. № 8 (32). С 8. eLIBRARY ID: 39422909.

 

References:

  1. Chaulin A.M., Karslyan L.S., Grigoriyeva E.V., Nurbaltaeva D.A., Duplyakov D.V. Clinical and Diagnostic Value of Cardiac Markers in Human Biological Fluids. Kardiologiia. 2019;59(11):66–75. DOI:10.18087/cardio.2019.11.n414 (in Russian)
  2. Duplyakov D.V., Chaulin A.M. Mutations of heart troponines, associated with cardiomyopathies. Kardiologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Cardiology: News, Opinions, Training]. 2019; 7 (3): 8–17. doi: 10.24411/2309-1908-2019-13001 (in Russian)
  3. Chaulin A.M., Duplyakov D.V. Increased cardiac troponins, not associated with acute coronary syndrome. Part 1. Kardiologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Cardiology: News, Opinions, Training]. 2019; 7 (2): 13–23. doi: 10.24411/2309-1908- 2019-12002. (in Russian)
  4. Chaulin, A., Aleksandrov, A., Karslyan, L., Nurbaltaeva, D., Mazaev, A., & Grigorieva, E. (2019). Catestatin - a New Cardiovascular System Regulator (Literature Review). Bulletin of Science and Practice, 5(6), 129-136. https://doi.org/10.33619/2414-2948/43/17 (in Russian)
  5. Chaulin A.M., Duplyakov D.V. Increased cardiac troponins, not associated with acute coronary syndrome. Part 2. Kardiologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Cardiology: News, Opinions, Training]. 2019; 7 (2): 24–35. doi: 10.24411/2309-1908- 2019-12003. (in Russian)
  6. Chaulin A.M., Karslyan L.S., Grigorieva E.V., Nurbaltaeva D.A., Duplyakov D.V. Metabolism of cardiac troponins (literature review). Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2019; 8 (4): 103-115. DOI: 10.17802/2306-1278-2019-8-4-103-115 (in Russian)
  7. Chaulin A.M., Duplyakov D.V. PCSK-9: modern views about biological role and possibilities of use as a diagnostic marker for cardiovascular diseases. Part 1. Kardiologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Cardiology: News, Opinions, Training]. 2019; 7 (2): 45–57. doi: 10.24411/2309-1908-2019-12005. (in Russian)
  8. Chaulin, A., Karslyan, L., Aleksandrov, A., Mazaev, A., Grigorieva, E., & Nurbaltaeva, D. (2019). The Role of Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin Type 9 in Atherosclerosis Development. Bulletin of Science and Practice, 5(5), 112-120. https://doi.org/10.33619/2414- 2948/42/15 (in Russian)
  9. Chaulin A.M., Aleksandrov A.G., Karslyan L.S., Mazaev A.Yu. Catestatine in diagnostics of cardiovascular diseases. International Research Journal. 2019. 6-1 (84): 93-96. DOI: 10.23670/IRJ.2019.84.6.020 (in Russian)
  10. Chaulin A.M., Mazaev A.Yu., Aleksandrov A.G. The role of proprotein convertase subtilisin/kexin of type 9 (pcsk-9) in cholesterol metabolism and new opportunities of lipid corrective therapy. International Research Journal. 2019. 4-1 (82): 124-126. DOI: 10.23670/IRJ.2019.82.4.025 (in Russian)
  11. Chaulin A.M., Mazaev A.Yu., Grigorieva E.V., Aleksandrov A.G., Nurbaltaeva D.A. Clinical and diagnostic value of the determination of cardiac troponins in the blood in sepsis and septic shock (literature review). Eurasian Scientific Association. 2019. 2-2 (48): 113-116. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37134945 (in Russian)
  12. Nenakhova E.A. Highly sensitive troponin I in the early diagnosis of ACS // Proceedings of the III Interregional Scientific and Practical Conference with international participation. - Samara: LLC "OFORT", 2018. - 163 p. eLIBRARYID: 36405167 (in Russian)
  13. Chaulin AM, Karslyan LS, Nurbaltaeva DA, Grigoriyeva EV, Duplyakov DV. Cardial troponins metabolism under normal and pathological conditions. Siberian Medical Review.2019;(6):5-14. DOI: 10.20333/2500136-2019-6-5-14
  14. Alexandrov A.G., Chaulin A.M., Mazaev A.Yu., Alexandrova O.S. Cardiac troponins: biochemical and clinical features // Eurasian Scientific Association. 2019. №. 8-2 (54). P. 110-114. DOI: 10.5281 / zenodo.3402432
  15. Chaulin A.M. Adenosine and its role in the physiology and pathology of the cardiovascular system. Kardiologiya: novosti, mneniya, obuchenie [Cardiology: News, Opinions, Training]. 2019; 7 (3): 37–45. doi: 10.24411/2309-1908-2019-13004 (in Russian)
  16. Alexandrov A.G., Mazaev A.Yu., Chaulin A.M., Alexandrova O.S. Cardiac troponins: biochemical and clinical features // Dnevnik nauki. 2019. № 8 (32). C 8. eLIBRARY ID: 39422909.